一种超疏水超疏油改性液及其制备方法、包含其的涂层与流程

本技术涉及超疏水材料领域，特别涉及一种超疏水超疏油改性液及其制备方法、包含其的涂层。

背景技术：

1、超疏水状态指小水滴在疏水表面静态接触角大于150°，同时滚动角小于10°的超浸润状态。材料表面能越低，疏水性越好，且当低表面能材料具有微观粗糙结构时，水滴与材料之间会形成一层空气膜，阻碍水对材料表面的润湿，从而形成超疏水状态。自然界中的荷叶表面、蝴蝶翅膀、水黾腿部、玫瑰花瓣等都是典型的超疏水表面。

2、超疏水材料独特的表面性能如防水、防污、自洁、减阻等功能，使其具有广泛的应用前景。然而户外耐候性差的问题限制了超疏水材料的大规模应用，主要表现在：1、耐油污性差，超疏水表面经历过户外油灰、鸟粪等户外含油物质污染后丧失超疏水性；2、耐磨性差，构建的超疏水表面在户外经历风沙侵蚀及机械摩擦后容易丧失超疏水性；3、耐冲刷性差，超疏水表面在户外经历过多次大雨冲淋后容易丧失超疏水性。

3、专利cn114773997a公开了一种超疏水疏油涂层的制备方法，利用纳米粒子与含氟有机硅烷获得超疏水疏油涂层，涂层的水接触角大于150°，十六烷接触角在140°左右。专利cn113754308a公开了一种超双疏防污透明涂层的制备方法，先制备出四边形中空二氧化硅粒子，然后与气相二氧化硅混合，使用1h，1h，2h，2h-全氟癸基三乙氧基硅烷改性后得到超双疏防污透明涂层，食用油接触角为125°-146°。利用这些技术获得的涂层仍然存在经户外污染、机械摩擦后容易丧失超疏水性的问题，因此，提供一种耐候性好的超疏水材料以利于其大规模户外应用十分重要。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种超疏水超疏油改性液，以解决相关技术中现有的超双疏涂层户外耐候性差的问题。利用本技术提供的超疏水超疏油改性液制成的涂层兼具超疏水、超疏油、耐油污、耐磨、耐冲刷性能，在户外经历长时间老化后依然具备超疏水超疏油功能。

2、第一方面，本技术提供了一种超疏水超疏油改性液，包括以下质量份的原料：微纳米粉体0.1-5份，纳米纤维0.01-0.5份，分散剂0.01-0.5份，疏水改性剂0.001-0.1份，疏油改性剂0.5-2份，溶剂50-95份，碱溶液0.1-10份，硅酸酯1-25份，柔性树脂0.1-1份；各原料的质量总和为100份。

3、一些实施例中，所述微纳米粉体选用氧化硅、氧化钛、碳酸钙中的一种或多种的混合，所述微纳米粉体的粒径为30nm-10μm。

4、一些实施例中，所述纳米纤维选用纤维素纳米纤维、芳纶纳米纤维、氧化锌纳米纤维中的一种或多种的混合，所述纳米纤维的直径为50nm-300nm，长度为500nm-5μm。加入纳米纤维能够提高微纳米粉体的稳定性。

5、一些实施例中，所述分散剂选用十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、全氟辛酸钠中的一种或多种的混合。

6、一些实施例中，所述疏水改性剂选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种的混合。所述疏水改性剂含有极性活性基团。

7、一些实施例中，所述疏油改性剂选用全氟硅烷改性剂。

8、一些优选实施例中，所述疏油改性剂选用1h,1h,2h,2h-全氟辛基三甲氧基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟辛基三氯硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟癸基三甲氧基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟癸基三氯硅烷中的一种或多种的混合。

9、一些实施例中，所述溶剂选用醇类溶剂。

10、一些优选实施例中，所述溶剂选用甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种的混合。

11、一些实施例中，所述碱溶液选用氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或多种的混合。

12、一些实施例中，所述硅酸酯选用正硅酸甲基、正硅酸乙酯中的一种或两种的混合。

13、一些实施例中，所述柔性树脂选用柔性聚氨酯、柔性丙烯酸酯、柔性环氧树脂中的一种或多种的混合。柔性树脂本身具有的柔性能够提高制成的涂层的耐雨水和耐沙子冲刷性能，柔性树脂与疏水改性剂具有较好的相容性，柔性树脂中的活性基团不仅能够与底漆中含有的基团反应，还能够与疏水改性剂中的基团反应，即柔性树脂一方面粘结颗粒物，一方面与底漆稳定结合，提高了制成的涂层的耐候性。

14、第二方面，本技术还提供了上述超疏水超疏油改性液的制备方法，包括以下步骤：

15、步骤s101，向溶剂中依次加入纳米纤维、微纳米粉体、分散剂，经高速搅拌超声，得到第一分散液；

16、步骤s102，向第一分散液中加入碱溶液，充分搅拌，得到第二分散液；

17、步骤s103，向第二分散液中加入硅酸酯，加热反应，得到第三分散液；

18、步骤s104，向第三分散液中加入疏水改性剂，加热反应，得到第四分散液；

19、步骤s105，向第四分散液中加入疏油改性剂，加热反应，得到第五分散液；

20、步骤s106，向第五分散液中加入柔性树脂，搅拌，即得到超疏水超疏油改性液。

21、一些实施例中，步骤s101中，搅拌的速度为3000r/min-6000r/min，超声的时间为0.5h-2h。

22、一些实施例中，步骤s102中，搅拌的时间为10min-1h。

23、一些实施例中，步骤s103中，反应温度范围为25℃-100℃，反应时间为3h-48h。

24、一些实施例中，步骤s104中，反应温度范围为25℃-90℃，反应时间为2h-12h。

25、一些实施例中，步骤s105中，反应温度范围为25℃-90℃，反应时间为3h-48h。

26、一些实施例中，步骤s106中，搅拌的速度为500r/min-2000r/min，搅拌的时间为30min-3h。

27、第三方面，本技术还提供了包括上述超疏水超疏油改性液的涂层，所述涂层应用在防污、防盐雾、防腐、防凝露、防覆冰、防青苔、抗菌、减阻等领域。

28、一些实施例中，所述涂层还包括底漆，所述底漆为环氧底漆、聚氨酯底漆或丙烯酸底漆。

29、本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：

30、(1)本技术的超疏水超疏油改性液与底漆混合后形成的涂层表现出优异的超疏水超疏油性：水接触角大于160°，水滚动角小于2°，泵油接触角大于150°，泵油滚动角小于4°；

31、(2)通过耐磨、耐冲刷和户外耐候性试验表明，本技术的超疏水超疏油改性液与底漆混合后形成的涂层在经1000次摩擦或长时间高压水冲刷或户外放置3年后，仍然保持超双疏性能；

32、(3)本技术将微纳米粉体与利用硅酸酯制成的二氧化硅胶体混合，形成不同的粒径梯度，获得的超疏水超疏油改性液形成涂层时表面为具有粒径梯度的微观粗糙结构，提高了疏水性、疏油性和耐候性；

33、(4)本技术使用的疏水改性剂含有极性活性基团如氨基、环氧基等，与柔性树脂的相容性好，另一方面，柔性树脂能够与底漆中的基团反应，提高了底漆和改性液的结合力，从而提高了涂层的耐磨性、耐冲刷性和户外耐候性。